缺頁故障英文解釋翻譯、缺頁故障的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【計】 missing page fault

分詞翻譯：

缺的英語翻譯：

be short of; imperfect; lack; minus
【醫】 a-

頁的英語翻譯：

leaf; page
【計】 P; page
【醫】 blade

故障的英語翻譯：

breakdown; fault; hitch; malfunction; stoppage; trouble
【計】 booboo; F; failure; fault; malfunction
【化】 malfunction
【經】 breakdown; trouble

專業解析

缺頁故障（Page Fault）是計算機操作系統内存管理中的核心概念，指當程式試圖訪問的虛拟内存頁面（Page）未被加載到物理内存（RAM）時，由内存管理單元（MMU）觸發的硬件異常。其本質是操作系統按需調頁（Demand Paging）機制的關鍵環節，用于高效擴展可用内存空間。

一、核心機制與處理流程

觸發條件
當CPU發出的虛拟地址對應的頁面：
- 未分配（非法訪問）
- 已分配但未載入物理内存（有效但未駐留）
- 權限不符（如寫隻讀頁）此時MMU會觸發缺頁故障，将控制權移交操作系統内核處理。
操作系統響應步驟
- 中斷處理：CPU暫停當前進程，保存現場并切換至内核态。
- 頁面定位：内核查詢頁表，确定目标頁面的磁盤位置（如交換分區/Swapfile）。
- 物理頁分配：若物理内存已滿，通過頁面置換算法（如LRU）淘汰舊頁；若被淘汰頁被修改過，則需先寫回磁盤。
- 數據加載：從磁盤讀取目标頁面至空閑物理頁幀，更新頁表項和TLB（快表）。
- 恢複執行：進程從觸發缺頁的指令處繼續運行。

二、類型與性能影響

主要分類
- 次要缺頁（Minor Fault）：頁面已在物理内存（如共享庫被其他進程加載），僅需建立映射，速度極快。
- 主要缺頁（Major Fault）：需從磁盤加載數據，延遲可達毫秒級，顯著影響性能。
- 無效缺頁（Invalid Fault）：訪問未分配地址或越權操作，通常觸發段錯誤（Segmentation Fault）。
性能優化意義
頻繁的主要缺頁會導緻系統“抖動”（Thrashing），表現為響應遲滞。優化策略包括：
- 增加物理内存容量
- 優化頁面置換算法（如Clock算法）
- 預取（Prefetching）熱點數據

三、中英文術語對照與權威定義

中文術語：缺頁故障（或頁缺失、頁面錯誤）
英文術語：Page Fault
根據計算機科學經典教材定義：

"A page fault occurs when a program accesses a page that is mapped in the virtual address space but not loaded in physical memory."
—— Operating System Concepts, Silberschatz et al.

英特爾處理器手冊進一步說明：

"Page faults are triggered by the MMU when a page table entry's Present (P) flag is clear or access rights are violated."
—— Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer Manuals

四、實際系統中的應用

Windows系統：通過任務管理器的“内存”選項卡可查看缺頁計數（Page Faults/sec），高數值提示内存瓶頸。
Linux系統：使用 ps -o majflt,minflt 命令監控進程的主要/次要缺頁次數，或通過 /proc/vmstat 文件獲取全局統計。

參考資料

Silberschatz, A., Galvin, P. B., & Gagne, G. (2018). Operating System Concepts (10th ed.). Wiley.
Intel Corporation. (2023). Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer Manuals.
ARM Limited. (2022). ARM Architecture Reference Manual.

網絡擴展解釋

缺頁故障（Page Fault）是操作系統中虛拟内存管理機制的核心概念之一，指程式訪問的虛拟内存頁面未加載到物理内存時觸發的異常。以下是詳細解釋：

一、基本機制

虛拟内存與分頁
操作系統通過虛拟内存将程式使用的内存地址（虛拟地址）映射到物理内存或磁盤。内存被劃分為固定大小的“頁”（通常4KB），當程式訪問的頁不在物理内存時，觸發缺頁故障。
觸發條件
CPU訪問虛拟地址時，若頁表項标記為“不存在”（存在位為0）或權限不符（如試圖寫入隻讀頁），則觸發缺頁中斷。

二、處理流程

中斷響應
CPU暫停當前進程，切換到内核态，由操作系統處理缺頁故障。
頁面加載
- 查找空閑頁框：若物理内存有空閑頁，直接加載所需頁面。
- 頁面置換：若無空閑頁，按算法（如LRU、FIFO）淘汰一個頁面，若被淘汰頁被修改過（髒頁），需先寫回磁盤。
- 更新頁表：将磁盤中的目标頁加載到物理内存，更新頁表的存在位和物理地址。
恢複執行
重新執行引發缺頁的指令，此時頁面已駐留内存，可正常訪問。

三、類型與影響

主要類型
- 次要缺頁（Minor Fault）：頁面已在内存（如共享庫被其他進程加載），僅需更新頁表映射。
- 主要缺頁（Major Fault）：需從磁盤讀取數據，耗時長。
- 無效缺頁（Invalid Fault）：訪問非法地址（如空指針），通常導緻程式崩潰。
性能影響
頻繁缺頁會導緻系統“抖動”（Thrashing），表現為響應遲滞。優化方法包括：
- 使用更優的置換算法（如時鐘算法）。
- 增加物理内存或調整程式局部性。

四、實際場景示例

程式啟動：首次加載代碼段和數據段時觸發大量缺頁。
内存緊張時：運行多個大型應用導緻物理内存不足，頻繁置換頁面。

通過上述機制，操作系統實現了内存的高效利用，允許程式使用超出物理内存容量的虛拟空間。